JP2007152585A - 防音材 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを低減することができるとともに、透過損失特性を高くして静粛性を高めることができる防音材を提供する。
【解決手段】防音材１１を、車両パネル１２側に配置される第１吸音層１３と、車室側に配置される第２吸音層１４と、両吸音層１３，１４の間に設けられた中間層１５とから構成する。中間層１５を高密度層１５ａ及び低密度層１５ｂの２層構造にする。中間層１５の通気度を第１吸音層１３及び第２吸音層１４の通気度よりも低くなるように設定する。中間層１５を、高密度層１５ａが第２吸音層１４側となるように配置する。
【選択図】図１

Description

この発明は、静粛性を向上させるために、例えば自動車の車室内の車両パネル上に設置される防音材に関するものである。

従来、この種の防音材としては、例えば、特許文献１及び特許文献２に開示されるような構成のものが提案されている。
すなわち、特許文献１に記載の防音材は、図１０に示すように、車室床面としての車両パネル２１側に配置される通気性を有した軟質層２２と、その軟質層２２上に重合配置された硬質層２３とから構成されている。そして、硬質層２３の目付が３００〜２０００ｇ／ｍ^２の範囲内に設定されるとともに、同硬質層２３が軟質層２２よりも低い通気度となるように設定され、さらに、硬質層２３は音響振動を減衰させるために、大きな重量を有している。

また、特許文献２に記載の防音材は、図１１に示すように、車両パネル２１側に配置される車両パネル側吸音層２４と、その車両パネル側吸音層２４上に重合配置された中間層２５と、その中間層２５上に重合配置された車室側吸音層２６とから構成されている。そして、車両パネル側吸音層２４の目付が例えば９００ｇ／ｍ^２に設定されるとともに、車室側吸音層２６の目付が例えば５００ｇ／ｍ^２に設定されている。また、中間層２５の目付が１０〜２００ｇ／ｍ^２の範囲内に設定されるとともに、通気度が３〜３５ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃの範囲内に設定されている。
特許第３３５９６４５号公報 特開２００３−１９９３０号公報

ところが、これらの従来の防音材においては、次のような問題があった。
すなわち、特許文献１に記載の防音材では、硬質層２３として通気性を確保しつつも、高密度化するとともに、大重量化する必要がある。このため、硬質層２３としてバインダ繊維等の特定の材料を使用するとともに、加熱プレス加工等の特別の加工を施す必要があって、製造コストが高くなるという問題があるばかりでなく、防音材全体が大重量になって、車載用としては不向きである。さらに、軟質層２２及び硬質層２３がともに通気性を有するとともに、硬質層２３が比較的大きな通気度（５ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃ以上）を有するため、騒音がこの防音材を低い損失で透過することになり、従って、透過損失特性が低い。このため、騒音が損失をあまり生じることなく、防音材を通過することになり、遮音性の面でも好ましいものではない。これに対処するために、硬質層２３として樹脂パネルのような通気性を全く有しないものを使用することも考えられる。このようにすれば、製造コストを低減できるとともに、透過損失特性を向上させることができるが、車室側からの騒音が硬質層２３で車室内に向かって再び反射されるばかりでなく、車外からの騒音が硬質層２３の透過共振を経て車内に伝達されるため、車室静粛性を却って悪化させるおそれがある。

また、特許文献２に記載の防音材は、例えば、同特許文献２の明細書段落「００１０」の記載にある、中間層２５の「最適な通気度は１０〜２０ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃである」、から理解されるように、中間層２５をはじめ、車両パネル側吸音層２４及び車室側吸音層２６がすべて吸音材により構成され、吸音を主目的とした構成である。このため、充分な車室静粛性を得るためには、防音材全体を厚くする必要がある。よって、このようにした場合には、車室の容積確保に悪影響を与えると同時に、重量が重くなり、特許文献１の構成と同様に車載用としては好ましくない。しかも、特許文献２に記載の防音材は、全体が吸音性に優れたフェルトや不織布により構成されているため、騒音を減衰させる作用が乏しいばかりでなく、騒音の透過損失特性が低い。以上のことから、特許文献２の構成においても、静粛性を確保する点で問題があった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、特定の材料や加工を必要とせず、製造コストを低減することができるとともに、透過損失特性を高めることができて、高い遮音性を得ることができ、しかも、薄く、軽量にできて車載用として好適な防音材を提供することにある。

上記の目的を達成するために、この発明においては、それぞれ通気性を有する第１吸音層と第２吸音層との間に中間層を設け、その中間層を高密度層及び低密度層の２層構造にするとともに、中間層の通気度を第１吸音層及び第２吸音層の通気度よりも低くしたことを特徴としている。

従って、車室の内外からの騒音を第１，第２吸音層により吸収できる。また、通気度の低い中間層により、騒音の透過損失特性を高めることができるとともに、中間層の低密度層によって騒音を乱反射させることができて、透過騒音を低減でき、防音材としての遮音性を発揮できる。また、第１，第２吸音層及び中間層によるバネマス効果が有効に発揮されて、騒音が吸収される。このため、中間層に対して、通気度と高密度化のように相反する２つの特性を保有させる必要がなく、同中間層の製造が簡単になるとともに、軽量化を達成できる。

前記の構成において、第１吸音層及び第２吸音層を多孔質材により構成し、第１吸音層の目付を３００〜１８００ｇ／ｍ^２とし、第２吸音層の目付を５００〜１０００ｇ／ｍ^２にするとよい。さらに、前記第１吸音層の厚さを１０〜６０ｍｍとし、第２吸音層の厚さを４〜１５ｍｍにするとよい。

前記の構成において、中間層を、高密度層が第２吸音層側となるように配置するとよい。このようにすれば、中間層の低密度層がバネ、高密度層がマスになって、中間層の内部においてバネマス効果が発揮される。また、前記中間層の通気度を２〜５ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃにするとよい。同じく、前記中間層の目付を１００〜５００ｇ／ｍ^２にするとよい。さらに、前記中間層の厚さを０．１〜４ｍｍにするとよい。このようにすれば、騒音に対する中間層の透過損失特性を高めることができる。

また、中間層を合成樹脂により形成し、同中間層の一側面を加熱することにより、その一側面に前記高密度層を形成すれば、高密度層の形成がきわめて容易である。

以上のように、この発明によれば、特定の材料や加工を必要とせず、製造コストを低減することができるとともに、透過損失を高めることができて、遮音性を向上でき、しかも、薄く軽量化できて、車載用として静粛性向上に好適な防音材とすることができる。

以下に、この発明を自動車用の防音材に具体化した一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１に示すように、この実施形態の防音材１１は、車両パネル１２側に配置される第１吸音層１３と、車室側に配置される第２吸音層１４と、両吸音層１３，１４の間に介在された中間層１５と、第２吸音層１４の表面に重合配置された装飾層１６とから構成されている。この装飾層１６は、カーペットとしての装飾機能を有する。これらの各層１３〜１６は、散点状の接着剤を介して相互に接着されている。

前記第１吸音層１３は、第２吸音層１４よりも低密度となるように構成されている。すなわち、第１吸音層１３は、ウール，ＰＥ（ポリエチレン），ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等を主とする再生繊維や汎用繊維等により形成された多孔質材としての雑反毛フェルト材からなり、その目付が３００〜１８００ｇ／ｍ^２の範囲内、通気度が５〜１００ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃの範囲内、厚さが１０〜６０ｍｍの範囲内となるように構成されている。

また、第２吸音層１４は第１吸音層１３と同様にＰＥＴ等の多孔質材としての雑反毛フェルト材からなり、その目付が５００〜１０００ｇ／ｍ^２の範囲内、通気度が５〜１００ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃの範囲内、厚さが４〜１５ｍｍの範囲内となるように構成されている。

前記中間層１５は、ＰＥやＰＥＴよりなる合成樹脂の不織布により構成され、高密度層１５ａと低密度層１５ｂとの２層構造からなり、この中間層１５は、その目付が１００〜５００ｇ／ｍ^２の範囲内、厚さが０．１〜４ｍｍの範囲内となるように構成されている。この中間層１５においては、全体が低密度のシート材の片面に、加熱ローラを接触させることにより、同中間層１５の一側面が溶融により高密度状態で、かつ他側面側よりも高剛性状態に変化されて、低密度層１５ｂの片面側に、高剛性の高密度層１５ａが一体に形成されている。そして、中間層１５の高密度層１５ａが第２吸音層１４側に位置するとともに、低密度層１５ｂが第１吸音層１３側に位置するように配置されている。また、この中間層１５は、その全体の通気度が第１吸音層１３及び第２吸音層１４の通気度よりも低くなるように、同通気度が２〜５ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃの範囲内（５ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃ未満が好ましい）に設定されている。

前記装飾層１６は、例えば目付が３５０ｇ／ｍ^２のニードルパンチカーペットよりなり、通気度が３０ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃ以上となるように構成されている。
以上のように、この実施形態の防音材１１においては、第１吸音層１３及び第２吸音層１４の通気度を５ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃ以上となるように高く設定した。このため、吸音機能を発揮して、自動車の内外からの騒音を吸収できる。

また、この実施形態の防音材１１は、通気性を有する第１，第２吸音層１３，１４間に、通気性に乏しい中間層１５が配置されているため、車外あるいは車室から防音材１１を通過しようとする騒音に対する透過損失特性が高い。しかも、中間層１５の通気度が、２ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃは確保されているため、通気度が極端に低い場合に生じる透過共振を防止でき、つまり車外からの騒音が中間層１５の振動を介して車室内に伝達されるのを防止でき、このため、騒音があまり透過されることなくブロックされて、車外から車室内への侵入が抑制され、高い遮音性が達成されて車室の静粛性が向上される。特に、この実施形態においては、後述の実施例から明らかなように、人間が不快を感じる周波数領域の低周波領域（５００Ｈｚ付近）において、透過損失を向上させることができる。

さらに、この実施形態の防音材１１は、車両パネル１２側に配置される第１吸音層１３が、車室側に配置される第２吸音層１４よりも低密度となるように構成されるとともに、第１，第２吸音層１３，１４間に中間層１５が介在されている。このため、図２に示すように、第１吸音層１３がバネに、第２吸音層１４及び中間層１５がそれぞれマスになり、バネマス効果を発揮させることができて、騒音を有効に減衰できる。この場合、両吸音層１３，１４の厚さを適宜に設定することにより、減衰可能な騒音の周波数領域を自在に設定でき、不快に感じられる領域の騒音を低減できる。

さらに、中間層１５が高密度層１５ａと低密度層１５ｂとの２層構造からなり、高密度層１５ａが高密度の第２吸音層１４側に位置するとともに、低密度層１５ｂが低密度の第１吸音層１３側に位置するように配置されている。このため、図２から明らかなように、中間層１５の低密度層１５ｂがバネに、高密度層１５ａがマスになり、中間層１５自体のバネマス効果により、騒音の減衰機能を一層高めることができる。以上のように、大きなバネマス内に小さなバネマスが内蔵されているため、バネマス効果が倍加されるだけではなく、大小のバネマスによりそれぞれ異なる周波数領域の騒音を減衰させることができ、広い周波数領域の騒音を減衰できる。

以上のように、この実施形態の防音材においては、前記のように２重のバネマス効果を得るようになっているため、中間層１５をその通気性を確保しつつきわめて高密度にしたり、大重量にしたりする必要がなく、容易に製造でき、防音材全体が大重量になったり、厚くなったりすることがない。このため、製造コストを低減できるとともに、軽量で、嵩張らず、車載用に好適である。

しかも、中間層１５の高密度層１５ａは加熱ローラ等による熱処理によって形成されているため、その高密度層１５ａ側では高密度平滑面になるとともに、熱処理が施されていない低密度層１５ｂ側では低密度起毛面になっている。そして、この高密度層１５ａ側の高密度平滑面が第１吸音層１３よりも高密度の第２吸音層１４に接着されることにより、高密度層１５ａ自身の共振あるいは透過共鳴を第２吸音層１４で吸収することができる。また、低密度層１５ｂ側の低密度起毛面が低密度の第１吸音層１３側に配置されているため、車室外側から透過する騒音を起毛によって乱反射させることができる。よって、透過損失を一層向上させることができる。

以上のように、この実施形態の防音材１１においては、中間層１５対して通気性と高密度化というような２つの相反する特性を持たせる必要がないため、特定の材料や加工を必要とせず、製造コストを低減することができるとともに、薄く、軽量にすることが可能になる。そして、この実施形態の防音材１１においては、透過損失特性を高めることができるとともに、透過共振を抑止できて、高い遮音性を得ることができ、車載用として静粛性向上に好適なものとすることができる。

以下に、この実施形態の実施例を従来例及び比較例と対比において説明する。
図１に示す実施形態の防音材１１に係る実施例１として、第１吸音層１３の目付が６００ｇ／ｍ^２、通気度が５０ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃ、厚さが１５ｍｍ、第２吸音層１４の目付が７００ｇ／ｍ^２、通気度が３０ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃ、厚さが６ｍｍ、中間層１５の目付が２５０ｇ／ｍ^２、通気度が４ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃ、厚さが２ｍｍの構成のものを用意した。

これに対して、図１０に示す従来構成の防音材に係る従来例１として、軟質層２２の目付が７２０ｇ／ｍ^２、通気度が３０ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃ、厚さが１８ｍｍ、硬質層２３の目付が８００ｇ／ｍ^２、通気度が１０ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃ、厚さが３ｍｍの構成のものを用意した。また、図１１に示す従来構成の防音材に係る従来例２として、車両パネル側吸音層２４の目付が６００ｇ／ｍ^２、通気度が３０ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃ、厚さが１５ｍｍ、車室側吸音層２６の目付が７００ｇ／ｍ^２、通気度が３５ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃ、厚さが６ｍｍ、中間層２５の目付が２５０ｇ／ｍ^２、通気度が２０ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃ、厚さが２ｍｍの構成のものを用意した。

前記実施例１、従来例１及び従来例２の防音材について、透過損失を比較測定したところ、図６に示すような結果が得られた。なお、透過損失の測定は、図３（ａ）に示すように、防音材１１の第１吸音層１３側にスピーカＳを、第２吸音層１４側にマイクＭを設置して、マイクＭの出力を得ることにより行った。この測定結果によれば、実施例１の防音材では、従来例１及び従来例２の防音材と比較して、３５０〜７００Ｈｚ付近（図４の範囲Ｅ１にほぼ対応する領域）の低周波領域において、透過損失が増大し、特に４００Ｈｚ付近では、透過損失が５ｄｂ（デシベル）以上増大するため、体感音量に反映する音圧が大幅に低減される。なお、通常透過損失を５ｄｂ上げるためには、防音材全体の重量をおよそ倍にする必要がある。

また、実施例１、従来例１及び従来例２の防音材について、吸音率を比較測定したところ、図７に示すような結果が得られた。なお、吸音率の測定は、図３（ｂ）に示すように防音材１１をその第１吸音層１３において金属等の剛性を有する平滑なパネルＰ上に設置し、同第１吸音層１３側にスピーカＳ及びマイクＭを設置して、マイクＭの出力を得ることにより行った。ここで、パネルＰは、車両の床パネルに見立てられ、音に対する反射体として機能する。この測定結果によれば、実施例１の防音材では、比較例１及び比較例２の防音材と比較して、ほぼ同等の吸音率が得られることが判った。

従って、実施例１の防音材１１は、従来の防音材と比較して、吸音率は同レベルであるものの、透過損失を増大させることができるため、この実施例１の防音材１１を用いた自動車は、車室内における静粛性が向上する。

さらに、前記実施例１の比較構成として、比較例１〜４の防音材１１を用意した。比較例１においては、第１吸音層１３の目付のみを１５０ｇ／ｍ^２に変更し、比較例２においては、第１吸音層１３の目付のみを２２５０ｇ／ｍ^２に変更した。また、比較例３においては、中間層１５の通気度のみを１０ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃに変更し、比較例４においては、中間層１５の通気度のみを２０ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃに変更した。

前記実施例１、比較例１及び比較例２の防音材１１について、透過損失を比較測定したところ、図８に示すような結果が得られた。この測定結果によれば、実施例１の防音材１１では、比較例１及び比較例２の防音材と比較して、３５０〜２０００Ｈｚ付近（図６の範囲Ｅ２にほぼ対応する領域）の周波数領域において、透過損失が増大することが判った。従って、実施例１のように、第１吸音層１３と第２吸音層１４とのバランスを適正にすれば、バネマス効果も相まって、不快に感じる周波数領域を含む広い周波数領域で騒音を低減することができる。

また、実施例１、比較例３及び比較例４の防音材について、透過損失を比較測定したところ、図９に示すような結果が得られた。この測定結果によれば、実施例１の防音材では、比較例３及び比較例４の防音材と比較して、３５０Ｈｚ以上のきわめて広い周波数領域（図９の範囲Ｅ３にほぼ対応する領域）において、透過損失が増大することが判った。つまり、実施例１のように通気量を５ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃ以下にすれば、広い周波数領域において騒音を低減できることが判明した。

（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 図４に示すように、装飾層１６を省略すること。このようにすれば、自動車以外の用途、例えば建築物用の防音材としての使用に適する。

・ 図５に示すように、前記実施形態とは逆に、中間層１５の高密度層１５ａが第１吸音層１３側に、低密度層１５ｂが第２吸音層１４側に位置するように、同中間層１５を配置すること。このように構成しても、防音材１１の透過損失を増大させることができる。

・ 第１，第２吸音層１３，１４あるいは中間層１５を発泡樹脂等の他の材料により構成すること。
・ 第２吸音層１４がバネ、第１吸音層１３がマスとなるように、防音材１１を前記実施形態とは逆（表裏反転）にして用いること。

一実施形態の防音材を示す部分断面図。 バネマス効果を示すための説明図。 （ａ）は透過損失測定状態を示す簡略図、（ｂ）は吸音率測定状態を示す簡略図。 変形例を示す部分断面図。 他の変形例を示す部分断面図。 実施例の防音材及び比較例の防音材について透過損失の測定結果を示すグラフ。 実施例の防音材及び比較例の防音材について音率の測定結果を示すグラフ。 実施例の防音材及び第１吸音層の目付を変更した比較例の防音材について透過損失の測定結果を示すグラフ。 実施例の防音材及び中間層の通気度を変更した比較例の防音材について透過損失の測定結果を示すグラフ。 従来の防音材を示す部分断面図。 従来の防音材の別の構成を示す部分断面図。

符号の説明

１１…防音材、１２…車両パネル、１３…第１吸音層、１４…第２吸音層、１５…中間層、１５ａ…高密度層、１５ｂ…低密度層。

Claims (8)

1. それぞれ通気性を有する第１吸音層と第２吸音層との間に中間層を設け、その中間層を高密度層及び低密度層の２層構造にするとともに、中間層の通気度を第１吸音層及び第２吸音層の通気度よりも低くしたことを特徴とする防音材。
2. 前記第１吸音層及び第２吸音層を多孔質材により構成し、第１吸音層の目付を３００〜１８００ｇ／ｍ^２とし、第２吸音層の目付を５００〜１０００ｇ／ｍ^２にしたことを特徴とする請求項１に記載の防音材。
3. 前記第１吸音層の厚さを１０〜６０ｍｍとし、第２吸音層の厚さを４〜１５ｍｍにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の防音材。
4. 前記中間層を、高密度層が第２吸音層側となるように配置したことを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の防音材。
5. 前記中間層の通気度を２〜５ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃにしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項に記載の防音材。
6. 前記中間層の目付を１００〜５００ｇ／ｍ^２にしたことを特徴とする請求項１〜請求項５のうちのいずれか一項に記載の防音材。
7. 前記中間層の厚さを０．１〜４ｍｍにしたことを特徴とする請求項１〜請求項６のうちのいずれか一項に記載の防音材。
8. 中間層を合成樹脂により形成し、同中間層の一側面を加熱することにより、その一側面に前記高密度層を形成したことを特徴とする請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の防音材。

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